2014 Fiscal Year Annual Research Report
液中レーザープロセスを利用した非相溶性合金粒子の創製
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25630341
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
越崎 直人 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40344197)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 貴宏 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (50400429)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 液中レーザー溶融法 / パルス加熱 / 局所加熱 / 非相溶性合金 / 2成分コロイド溶液 / レーザー照射 / 非集光 / Au-Fe |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでにわれわれが開発してきた「液中レーザー溶融法」は、液体中にナノ粒子を分散したコロイド溶液にレーザー光を照射するだけのシンプルなサブミクロン球状粒子合成法である。2成分のナノ粒子を液体中に混合分散してレーザー光を照射すると、非相溶性の金属の合金粒子が形成することもわかってきた。本研究では、その詳細なメカニズムの解明を目指して研究を進めてきた。
ここではAu-Fe系を取りあげ、その生成メカニズムについて検討した。原料は液中レーザーアブレーション法により作製したAuナノ粒子と市販の酸化鉄ナノ粒子を用い、光の吸収係数が比較的近い355nmのYAGレーザー3倍波により、エタノール中でレーザー照射することで、酸化鉄が還元されFeとAuの合金サブミクロン球状粒子が得られた。混合重量比率を1:9～9:1までの9段階変化させて、得られた粒子の形態、組成、結晶構造を詳細に分析した。全組成域でサブミクロン球状粒子が得られたが、これに加えてAuが60～90 wt%の範囲ではナノ粒子形成も観測された。球状粒子の内部構造の情報を得るための分析法を使って観測したところ、Auの重量比が小さな領域では、相分離が起こっている様子が観測されたが、Auが高濃度領域では均一分散していることがわかった。また、レーザー照射時間を長くすることで徐々に平均組成が変化し熱平衡組成に近づくことから、非相溶性合金組成の球状粒子合成には短時間レーザー照射が有効であることがわかった。
この実験以外にも、フェムト秒レーザー光照射を利用するとクーロン爆発によるナノ粒子化が進むがそのしきい値を予測する方法を開発したこと、EBSDという結晶方位を観測する手法により粒子内部での単結晶化過程を解明する試料作製技術を確立したこと、などの成果を得た。これらの成果を合金系へ適用するとこで順次論文化を進めていく予定である。
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